降低大氣中的CO2的含量是當(dāng)今世界重要的科研課題之一,我國力爭在2060年前實現(xiàn)碳中和。研究二氧化碳的回收對這一宏偉目標(biāo)的實現(xiàn)具有現(xiàn)實意義。
Ⅰ.CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)ΔH1
Ⅱ.CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g)ΔH2
回答下列問題:
(1)反應(yīng)Ⅰ、Ⅱ的lnK(K代表化學(xué)平衡常數(shù))隨(溫度的倒數(shù))的變化如圖所示。反應(yīng)Ⅲ:CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)的活化能E正
<
<
E逆(填“>”“<”或“=”),判斷的理由是 據(jù)圖分析:△H1<0,△H2>0,反應(yīng)Ⅰ減反應(yīng)Ⅱ可得反應(yīng)Ⅲ,由蓋斯定律可得△H3<0,故其活化能E正<E逆
據(jù)圖分析:△H1<0,△H2>0,反應(yīng)Ⅰ減反應(yīng)Ⅱ可得反應(yīng)Ⅲ,由蓋斯定律可得△H3<0,故其活化能E正<E逆
。
(2)恒溫條件下,將一定量的CO2和H2充入某恒容密閉容器中,發(fā)生反應(yīng)Ⅰ和反應(yīng)Ⅱ。下列有關(guān)說法錯誤的是 bd
bd
(填序號)。
a.當(dāng)容器內(nèi)的壓強不再變化時說明兩個反應(yīng)均達(dá)到平衡
b.平衡后,若向容器內(nèi)再充入少量CO2,兩個反應(yīng)平衡常數(shù)均增大
c.平衡后,CO2、CO、CH3OH三者的物質(zhì)的量之比保持不變
d.平衡后,3v正(H2)=v逆(CH3OH)
(3)在1×105Pa,將CO2和H2按照n(CO2):n(H2)=1:3的比例混合在密閉容器中,發(fā)生反應(yīng)I和反應(yīng)II。
①若該容器為絕熱容器,一定時間后達(dá)平衡。若縮小體積,相比舊平衡達(dá)新平衡后CO的物質(zhì)的量將 增大
增大
。(填“增大”“減小”或“不變”)
②若為恒溫體系,達(dá)平衡時,二氧化碳、甲醇、一氧化碳的體積分?jǐn)?shù)相同,則CO2平衡轉(zhuǎn)化率為 66.7%
66.7%
,反應(yīng)Ⅱ的平衡常數(shù)Kp=0.4
0.4
。
(4)2020年,我國學(xué)者利用電化學(xué)裝置常溫下將CO2高效轉(zhuǎn)化為C2H5OH,其中隔膜為陰離子交換膜,其原理如圖所示:
①寫出陰極的電極反應(yīng)式:2CO2+12e-+9H2O=C2H5OH+12OH-
2CO2+12e-+9H2O=C2H5OH+12OH-
。
②當(dāng)有1molCO2參與反應(yīng)時,陰極溶液質(zhì)量的變化為Δm1,陽極溶液質(zhì)量的變化為Δm2,則溶液質(zhì)量變化絕對值之差|Δm1|-|Δm2|=4
4
g。